PředmětyPředměty(verze: 901)
Předmět, akademický rok 2021/2022
  
Magnetizmus v pevných látkách - NOOE132
Anglický název: Magnetism in Condensed Matter
Zajišťuje: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2021
Semestr: zimní
E-Kredity: 5
Rozsah, examinace: zimní s.:2/1 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Virtuální mobilita / počet míst: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: RNDr. Jan Kunc, Ph.D.
RNDr. Lukáš Nádvorník, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Fyzika pevných látek
Záměnnost : NFPL122
Anotace -
Poslední úprava: T_FUUK (23.04.2015)
Semestrální výběrový kurz z pokročilých kapitol magnetizmu v pevných látkách je určen studentům fyziky navazujícího magisterského studia. Předpokládají se znalosti ze základního kurzu Fyzika II-Elektřina a magnetizmus, základy kvantové teorie, teorie pevných látek a matematické analýzy. V rámci přednášky budou zavedeny základní fyzikální veličiny popisující magnetické pole a magnetické vlastnosti látek, budou podrobně rozebrány magnetické vlastnosti volných a vázaných elektronů, různé formy magnetizmu, magnetická uspořádání v látce, porušení symetrie, geometrická frustrace, doménové stěny, ma
Cíl předmětu -
Poslední úprava: T_FUUK (23.04.2015)

Cílem přednášky je posluchače seznámit se základními principy teorie magnetizmu, různými druhy magnetického uspořádání, interakcí a anizotropie. Důraz bude kladen také na výklad moderních témat, jako jsou kvantové Hallovy jevy (celočíselný, zlomkový, spinový), základy spinové elektroniky, spontánní porušení symetrie a roli mnoha-částicových interakcí. Posluchači se seznámí s experimentálními metodami studia magnetických látek, různými druhy magnetických materiálů, jejich přípravou a aplikacemi.

Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: RNDr. Jan Kunc, Ph.D. (13.06.2019)

Podmínkou zakončení předmětu je složení zápočtu a zkoušky. Zápočet je udělen po spočítání příkladů zadávaných během semestru (celkem 10-12 sad příkladů). Dále student složí ústní zkoušku, kde odpoví na dvě otázky týkající se základů magnetizmu v pevných látkách (dle sylabu předmětu), případně doplňující otázku. Třetí otázka se týká tématu práce studenta a jakým způsobem je tato práce spojena s magnetizmem.

Literatura -
Poslední úprava: T_FUUK (23.04.2015)

[1] J.M.Coey, Magnetism and Magnetic Materials, Cambridge University Press, 2010.

[2] S. Blundell, Magnetism in Condensed Matter, Oxford Master Series in Condensed Matter Physics, Oxford University Press, 2001.

Metody výuky
Poslední úprava: T_FUUK (23.04.2015)

Přednáška a cvičení.

Požadavky ke zkoušce -
Poslední úprava: RNDr. Jan Kunc, Ph.D. (13.06.2019)

Znalost základů magnetismu v pevných látkách v rozsahu sylabu. Zejména je kladen důraz na schopnost rozlišit různé druhy magnetizmu, jejich původ a experimentální metody jejich studia.

Sylabus -
Poslední úprava: T_FUUK (23.04.2015)
(1) Úvod
Magnetické pole, magnetizace, magnetický dipólový moment, Maxwellovy rovnice, magnetostatika, magnetostatická energie a magnetická síla, precese, Bohrův magneton, spinový a orbitální moment hybnosti, Pauliho matice, spinory.

(2) Magnetizmus volných elektronů
Oscilátorový model Farradayova a Voigtova jevu.

(3) Magnetizmus lokalizovaných elektronů
Vodíkový atom a moment hybnosti, mnoha-elektronový atom, paramagnetizmus, diamagnetizmus, působení sil na paramagnetickou a diamagnetickou látku, ionty v pevných látkách, atom v magnetickém poli, magnetická susceptibilita, Brillouinova funkce, van Vleckův paramagnetizmus, Hundova pravidla, LS a jj vazba, spin jádra, hyperjemná interakce, g-faktor.

(4) Krystalová a molekulární prostředí
Interakce s polem krystalu, Jahn-Tellerův jev, jaderná magnetická rezonance, elektronová spinová rezonance, Mossbauerova spektroskopie, interakce (magnetická dipólová interakce, výměnná interakce, přímá a nepřímá interakce, anizotropní výměnná interakce)

(5) Ferromagnetizmus
Weissův model ferromagnetizmu, teorie středního pole, kolektivní excitace, anizotropie, ferromagnetické jevy

(6) Antiferromagnetizmus a další druhy magnetického uspořádání
Weissův model antiferromagnetizmu, ferrimagnety, amorfní magnety, spinová skla, helimagnetizmus, měření magnetického uspořádání

(7) Magnetizmus kovů
Model volných elektronů, Pauliho paramagnetizmus, Landauovy hladiny, paramagnetická a diamagnetická odezva elektronového plynu, RKKY interakce, excitace elektronového plynu (disperze základních spinových excitací při Landauově kvantování), vliv mnoha-částicových interakcí, Kondo efekt.

(8) Magnetické uspořádání a porušení symetrie
Geometrická frustrace, Heisenbergův a Isingův model, excitace, magnony, spinové vlny, Blochův 3/2 zákon.

(9) Mikromagnetizmus, domény a hystereze
Mikromagnetická energie, doménové stěny (orientace, nukleace, lokalizace, dynamika).

(10) Magnetická rezonance
Elektronová paramagnetická rezonance, ferromagnetická rezonance, jaderná magnetická rezonance.

(11) Režimy vlivu různých interakcí, efekty redukované dimenze
Superparamagnetizmus, kvantové fázové přechody, anizotropní magnetorezistence, gigantická magnetorezistence, charakteristické vzdálenosti, tenké vrstvy, kvantové tečky.

(12) Experimentální metody
Růst materiálů, měření magnetických domén a objemové magnetizace, magneto-optika, magneto-transport (Shubnikov-de Haasův jev), měření magnetizace (de Haasův-van Alphenův jev), SQUID, Hallovy jevy (klasický, kvantový celočíselný a zlomkový, spinový).

(13) Magnetické materiály
(14) Spinová elektronika
Spinově polarizované proudy, materiály pro spinovou elektroniku, magnetické sensory, magnetická paměť, magnetický zápis informace, kolosální magnetorezistance.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK